Файл: Физикотехнологические основы получения композиционных материалов.doc

Рис. 15. Схема литья под давлением

Форма и размеры прессуемых деталей зависят от формообразующих элементов пресс-формы, к которым предъявляют высокие требования по точности и качест­ву поверхности. Формообразующие дета­ли пресс-форм изготовляют из высоколе­гированных или инструментальных сталей с последующей закалкой до высокой твер­дости. Для повышения износостойкости и улучшения внешнего вида прессуемых деталей формообразующие элементы пресс-форм полируют и хромируют.

Листы и плиты из термореактивных композиционных материалов прессуют пакетами на прессах. Заготовки материала (из хлопчатобумажной ткани, стеклоткани и т.д.) пропитывают смолой и укладывают между горячими плитами пресса. Число уложенных слоев ткани определяет тол­щину листов и плит. Размеры прессуемых деталей ограничиваются мощностью гид­равлического пресса. Трубы, прутки круг­лого и фасонного сечений получают прес­сованием реактопластов через калибро­ванное отверстие пресс-формы. Процесс прессования характеризуется низкой про­изводительностью и сложностями техно­логического характера.

Литье под давлением - высокопроиз­водительный и эффективный способ мас­сового производства деталей из термопла­стов. Перерабатываемый материал из за­грузочного бункера 8(рис. 15) подается дозатором 9 в рабочий цилиндр 6 с элек­тронагревателем 4. При движении порш­ня 7 определенная доза материала посту­пает в зону обогрева, а уже расплавлен­ный материал через сопло 3 и литниковый канал - в полость пресс-формы 1, в кото­рой формируется изготовляемая деталь 2. В рабочем (нагревательном) цилиндре на пути потока расплава установлен рассека­тель 5, который заставляет расплав проте­кать тонким слоем у стенок цилиндра. Это ускоряет прогрев и обеспечивает более равномерную температуру расплава. При движении поршня в исходное положение с помощью дозатора 9 очередная порция материала подается в рабочий цилиндр. Для предотвращения перегрева выше 50 - 70°С в процессе литья пресс-форма охла­ждается проточной водой. После охлаж­дения материала пресс-форма размыкается и готовая деталь с помощью выталкивате­лей извлекается из нее. Широко применя­ют также литьевые машины с червячной пластикацией материала, в которых вме­сто поршня используют вращающиеся червяки.

---

Литьем под давлением получают дета­ли сложной конфигурации с различными толщинами стенок, ребрами жесткости, с резьбами и т.д. Применяют литейные ма­шины, позволяющие механизировать и автоматизировать процесс получения де­талей. Производительность процесса ли­тья в 20 - 40 раз выше производительно­сти прессования, поэтому литье под дав­лением является одним из основных спо­собов переработки пластических масс в детали. Качество отливаемых деталей за­висит от температур пресс-формы и рас­плава, давления прессования, продолжи­тельности выдержки под давлением и т.д.

Центробежное литье применяют для получения крупногабаритных и толсто­стенных деталей из термопластов (кольца, шкивы, зубчатые колеса и т.п.). Центро­бежные силы плотно прижимают залитый материал к внутренней поверхности фор­мы. После охлаждения готовую деталь извлекают из формы и заливают новую порцию расплавленного материала.

Выдавливание (или экструзия) отли­чается от других способов переработки термопластов непрерывностью, высокой производительностью процесса и возмож­ностью получения на одном и том же обо­рудовании большого многообразия деталей. Выдавливание осуществляют на специ­альных червячных машинах - автоматах.Оправку применяют для получе­ния отверстия при выдавливании труб.

Непрерывным выдавливанием можно изготовлять детали различного профиля При получении пленок из термопластов (полиэтилена, полипропи­лена и др.) используют метод раздува. Расплавленный материал продавливают через кольцевую щель насадной головки и получают заготовку в виде трубы, кото­рую сжатым воздухом раздувают до тре­буемого диаметра. После охлаждения пленку подают на намоточное приспособ­ление и сматывают в рулон. При произ­водстве листового материала используют щелевые головки шириной до 1600 мм. Выходящее из щелевого отверстия полот­но проходит через валки гладильного и тянущего устройств. Здесь же происходит предварительное охлаждение листа, а на роликовых конвейерах - окончательное охлаждение. Готовую продукцию сматы­вают в рулоны или разрезают на листы оп­ределенных размеров с помощью специ­альных ножниц.

---

4.3. Способы формообразования деталей в высокоэластичном состоянии

Для получения многих круногабарит-ных деталей наиболее целесообразной является переработка листовых термопла­стичных материалов. Технологический процесс получения деталей основан на использовании свойств термопластов, на­гретых до высокоэластичного состояния. Основными технологическими способами являются пневматическая формовка, ваку­умная формовка и штамповка.




Рис. 16. Схемы пневматической (а) и вакуумной (б) формовок

При пневматической и вакуумной формовке (рис. 16) предварительно ра­зогретую и зажатую в рамку 2 заготовку 3 плотно прижимают к матрице 4 верхней камерой 1 и формуют с помощью сжатого воздуха (при пневмоформовке) или под давлением атмосферного воздуха (при вакуум-формовке). После охлаждения го­товую деталь сжатым воздухом удаляют с матрицы. При пневмо- и вакуумной фор­мовке матрицу предварительно подогре­вают до 40 - 60°С.

Листовые материалы нагревают глав­ным образом в электрических нагрева­тельных шкафах, оснащенных контроли­рующими и автоматически регулирующи­ми приборами. Необходимым условием является равномерный нагрев листовых заготовок. В противном случае на различ­ных участках материала будет неодинако­вая пластичность, что вызовет брак при формовке из-за разрывов, трещин, короб­ления и т.д. Для равномерного нагрева шкафы оснащают вентилятором для пе­ремешивания воздуха. Температура на­грева зависит от вида перерабатываемого материала.

Особенностью вакуумной формовки является простота установки и обслужи­вания. Однако небольшой перепад давле­ния препятствует применению этого спо­соба для получения толстостенных (более 2,5 мм) и сложных конфигураций деталей, а также деталей из жестких термопластов.

Пневматическая формовка позволяет получать детали сложных пространствен­ных конфигураций и различных толщин в зависимости от давления подаваемого воздуха. Для предотвращения быстрого и неравномерного охлаждения, возможного возникновения внутренних напряжений формуют подогретым до 50 - 70°С сжа­тым воздухом.

---

Разновидностью пневматической фор­мовки является изготовление деталей без применения матрицы или пуансона. Разо­гретый лист зажимают в кольцо и с помо­щью сжатого воздуха или под действием атмосферного давления получают сфери­ческое изделие. Поскольку формуют без соприкосновения с формообразующими деталями, получаемые детали имеют вы­сокую прозрачность (колпаки кабин само­летов, детали для оптики и светотехники). В производственных условиях часто при­меняют комбинированное формообразо­вание, при котором совмещают операции выдувания и пневматического обжима, а также, если необходимо, штамповки, опрессовки и т.д.

Штамповкой получают главным обра­зом детали незамкнутой пространственной формы (козырьки, обтекатели, стекла ка­бин и т.д.). Термопластичный листовой материал, разогретый до определенной температуры, формуют с помощью пуан­сона и матрицы. При штамповке изменя­ются форма и размеры листовых заготовок за счет перемещения и перераспределения объема материала.

Штампуют на обычных гидравличе­ских или механических прессах. Пуансо­ны и матрицы изготовляют из дерева и других неметаллических материалов при производстве небольшого числа деталей и из металлов - при массовом производстве.





Рис. 17. Схемы штамповки жестким (а) и эластичным (б) пуансонами

В зависимости от материала, из кото­рого изготовляют пуансоны, различают два основных вида штамповки: жестким и эластичным пуансонами.

Схема штамповки жестким пуансоном показана на рис. 17 а. Зазор между пуансоном 1 и матрицей 3 равен толщине штампуемого материала 2 с допуском ± 10%; необходимое взаимное расположение пуансона и матрицы обес­печивается направляющими. В пуансоне и матрице делают отверстия для выхода воздуха.

Штамповкой эластичным пуансоном получают детали из лис­товых термопластов, имеющих небольшие углубления и четкий рисунок. Предвари­тельно разогретую заготовку 6 помещают на форму 7 (рис. 17 б). Плоский резино­вый пуансон 5, вмонтированный в обойму

---

4, опускают на заготовку и к нему прилагают давление. Штампуют на гидравлических или винтовых прессах.

При штамповке, как и при других ви­дах формообразования материалов в высокоэластичном состоянии, качество по­лучаемых деталей зависит от точного со­блюдения технологического процесса.

---